江西交通职业技术学院《机器人技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）是基本的计算单元。假设一个机器人系统中有多个节点负责不同的任务，如传感器数据采集、运动控制和路径规划等。当一个新的节点需要与已存在的节点进行通信时，通常会使用以下哪种方式？（）A.共享内存B.消息队列C.发布/订阅（Publish/Subscribe）模式D.远程过程调用（RPC）2、以下哪个是机器人操作系统中用于处理机器人导航状态信息的消息类型？（）（）A.nav_msgs/PathB.nav_msgs/OdometryC.nav_msgs/StatusD.以上都不是3、在ROS控制的机器人康复训练系统中，如果训练模式设置不合理，会对患者的康复效果产生怎样的影响？（）A.康复效果不佳或产生副作用B.加速康复进程C.系统自动调整训练模式D.对康复没有影响4、ROS中的启动文件（LaunchFile）用于方便地启动多个节点和配置参数。假设一个机器人系统有多个相互依赖的节点需要启动，以下关于启动文件编写的原则，正确的是：（）A.将所有节点的启动命令都写在一个启动文件中，便于管理B.按照功能模块将相关节点的启动命令分组写在不同的启动文件中C.启动文件越简单越好，只启动关键节点D.启动文件的编写方式对系统启动没有影响5、ROS中的机器人仿真在开发和测试中起着重要作用。假设要对一个新设计的机器人进行性能评估和算法验证，需要在仿真环境中模拟其与真实世界的交互。以下哪种ROS支持的仿真工具和环境最能逼真地模拟机器人的行为和环境反馈？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.自行开发简单的仿真程序6、在一个基于ROS的农业机器人项目中，需要实现对农作物的识别、定位和采摘。为了完成这些任务，以下哪种技术和方法可能会被用到？（）A.机器视觉和图像分割B.精准定位系统和机械臂控制C.作物生长模型和决策算法D.以上都有可能7、当在ROS中开发一个具有人机交互功能的机器人时，需要选择一种合适的用户界面（UI）框架来实现与用户的通信和控制指令输入。假设要考虑界面的美观性、易用性和与ROS系统的集成性，以下哪个UI框架是较好的选择？（）A.QtB.TkinterC.GTK+D.wxWidgets8、在使用ROS进行机器人仿真时，需要选择一个合适的仿真环境来模拟真实的物理世界和机器人行为。假设要考虑多种物理效果、碰撞检测和传感器模拟的准确性，以下哪个仿真工具在ROS中是最适合的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.Unity9、机器人的运动控制是实现精确操作的关键。假设一个机器人手臂需要执行一个复杂的装配任务，要求高精度的位置和姿态控制。以下哪种控制方法能够更好地满足这种需求，同时处理系统中的不确定性和干扰？（）A.比例-积分-微分（PID）控制B.模型预测控制（MPC）C.自适应控制D.模糊控制10、在基于ROS的机器人系统中，当需要对多个传感器的数据进行融合以获得更准确和全面的环境感知时，以下哪种数据融合方法通常是首选？（）A.加权平均法B.卡尔曼滤波C.贝叶斯估计D.简单拼接请分别阐述每个选项在多传感器数据融合中的原理和适用场景11、在ROS中，机器人的人机交互界面设计对于用户操作和监控机器人非常重要。假设需要为一个工业机器人设计一个直观易用的人机交互界面。以下关于ROS人机交互界面的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用Qt等图形库来开发人机交互界面B.人机交互界面应该能够实时显示机器人的状态和数据C.用户的操作指令可以通过人机交互界面直接发送给ROS节点D.人机交互界面的设计不需要考虑用户的使用习惯和工作流程12、假设在ROS中开发一个用于极地考察的机器人，需要应对极寒、大风和低光照等极端环境。以下哪种技术和装备可能会被用于极地机器人？（）A.耐寒材料和保温结构B.抗风设计和能源存储C.低光照视觉系统和导航设备D.以上都有可能13、当使用ROS控制一个人形机器人进行行走和动作模仿时，需要考虑复杂的动力学和平衡控制。以下哪种方法和技术可能会被用于人形机器人的控制？（）A.零力矩点控制B.基于神经网络的控制C.全身运动规划和协同控制D.以上都有可能14、ROS中的参数服务器可以存储全局参数。当参数数量过多时，如何提高参数的查找和访问效率？（）A.对参数进行分类和索引B.使用高效的数据结构存储参数C.定期清理不必要的参数D.以上方法都可以15、ROS中的机器人描述文件（URDF）可以包含以下哪些信息？（）（）A.连杆信息B.关节信息C.传感器信息D.以上都是16、当使用ROS开发一个用于教育的机器人时，需要考虑用户友好的编程接口和教学功能。以下哪种编程模式和教学工具可能会被集成到机器人系统中？（）A.图形化编程和互动式教学课程B.脚本编程和虚拟实验室C.基于Python的编程和案例库D.以上都有可能17、对于ROS中的机器人视觉目标跟踪，以下哪种算法能够适应目标的外观变化和遮挡情况？（）A.基于特征的跟踪B.基于模型的跟踪C.基于深度学习的跟踪D.以上都是。假设机器人需要在复杂场景中持续跟踪移动的目标，目标可能会发生形状、颜色等外观变化，并且可能会被其他物体遮挡，上述哪种目标跟踪算法能够更好地应对这些挑战，并解释其在ROS中的实现和优化方法18、在ROS系统中，对于机器人的动态建模和仿真，以下哪种工具或软件包可能是最常用的？（）A.GazeboB.V-REPC.WebotsD.OpenRAVE请分别介绍每个选项的特点和在机器人动态建模与仿真中的应用广泛性19、在使用ROS进行机器人的感知融合时，需要处理不同传感器的坐标系转换和校准问题。假设传感器的安装位置和方向存在偏差，以下哪种方法能够准确地进行坐标系校准？（）A.手动测量和计算校准参数B.基于机器学习的自动校准C.不进行校准，直接使用原始数据D.随机设置校准参数20、ROS支持分布式机器人系统的开发。假设一个分布式机器人系统由多个通过网络连接的机器人组成，以下关于分布式通信和同步的描述，正确的是：（）A.依赖ROS的默认通信机制，无需特殊处理分布式同步问题B.使用时间同步协议，确保各个机器人的时间基准一致C.忽略分布式环境中的通信延迟和丢包，对系统性能影响不大D.分布式机器人系统无法实现有效的通信和同步21、在使用ROS开发水下机器人系统时，需要考虑水的阻力和浮力等特殊因素。以下关于模型建立和控制算法调整的描述，正确的是：（）A.直接使用通用的机器人模型和控制算法，忽略水下环境的影响B.在通用模型的基础上，增加水动力参数进行修正C.开发全新的水下机器人专用模型和控制算法D.水下环境对机器人系统影响不大，无需特殊处理22、在机器人操作系统（ROS）中，当需要实现多个机器人之间的通信和协作，以完成一个复杂的任务，例如在仓库中进行货物搬运和分拣，以下哪种通信机制最为关键？（）A.主题通信B.服务通信C.动作通信D.参数服务器23、机器人的视觉系统在不同光照条件下可能会出现性能下降。假设机器人需要在户外环境中工作，白天和夜晚的光照差异较大。以下哪种方法能够提高视觉系统在不同光照条件下的稳定性和适应性？（）A.多光源照明B.自动曝光和白平衡调整C.光照不变特征提取D.以上方法均可24、在一个基于ROS的医疗机器人项目中，需要确保机器人操作的安全性和精度，同时符合医疗法规要求。以下哪种安全机制和认证方法可能会被用于医疗机器人？（）A.安全监控系统和风险评估B.精度校准和验证测试C.医疗设备认证和法规遵循D.以上都有可能25、当在ROS中开发一个需要长期运行的机器人系统时，需要考虑系统的稳定性和可靠性。假设机器人需要在无人值守的情况下连续工作数周甚至数月。以下哪种措施和技术的应用能够最大程度地提高系统的稳定性和可靠性？（）A.增加硬件冗余和软件容错机制B.定期重启系统和更新软件C.不采取任何特别措施，依靠系统自身D.减少功能模块，降低系统复杂度26、在机器人操作系统中，用于启动Gazebo模拟器的命令是？（）（）A.gazeboB.roslaunchgazebo_rosempty_world.launchC.rosrungazebo_rosgazeboD.以上都不是27、ROS中的参数服务器（ParameterServer）使用哪种数据结构存储参数？（）（）A.字典B.列表C.数组D.树28、当在ROS中集成第三方库时，如果库的许可证不兼容，会产生什么法律风险？（）A.可能面临侵权诉讼B.性能提升C.没有风险D.系统更安全29、假设在一个ROS驱动的服务机器人项目中，需要根据不同的场景和用户需求动态配置机器人的行为参数。以下哪种方法能够在运行时灵活地修改这些参数，而无需重新编译代码？（）A.将参数硬编码在程序中B.使用配置文件，并在运行时读取C.通过ROS的参数服务器（ParameterServer）D.不支持参数修改，每次重新编译30、在机器人操作系统（ROS）中，节点（Node）是基本的计算单元。假设一个机器人系统中有多个节点负责不同的任务，如传感器数据采集、运动控制和路径规划等。当这些节点需要进行通信时，通常会使用ROS提供的某种机制。以下关于ROS节点通信方式的描述，哪一项是正确的？（）A.节点之间通过共享内存进行直接的数据交换B.节点之间使用基于TCP/IP的套接字通信C.节点通过发布/订阅（Publish/Subscribe）模式和服务（Service）模式进行通信D.节点之间的通信必须通过中央服务器进行中转二、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）假设要开发一个ROS操控的沙漠探险机器人，能够在恶劣的沙漠环境中进行资源勘探和环境监测。深入分析ROS在高温沙尘防护、地形穿越、能源供应以及远程通信方面的关键技术和难题。2、（本题5分）在一个半导体制造工厂，ROS被用于控制机器人进行芯片搬运和检测。请详细分析如何利用ROS实现高精度操作、静电防护、无尘环境适应以及与生产流程的紧密配合，同时应对可能的故障和精度挑战。3、（本题5分）当机器人应用于能源领域的勘探、开采和输送等任务时，分析机器人操作系统如何实现高效的能源利用、安全监控和故障诊断，以及如何适应不同能源类型和工作环境的要求。4、（本题5分）在机器人集群协作中，如大规模的无人机编队飞行，分析机器人操作系统如何实现高效的任务分配、信息共享和协同控制，以及如何保证整个集群的稳定性和鲁棒性。5、（本题5分）当机器人应用于文化艺术创作领域，如绘画、音乐演奏等，分析机器人操作系统如何实现创意表达、艺术感知和与人类艺术家的互动，以及如何突破技术限制展现独特的艺术风格。三、